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(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實(shí)驗(yàn)中學(xué)，江蘇蘇州 215021)

1 問(wèn)題的提出

在學(xué)習(xí)物理之前，中學(xué)生對(duì)日常生活中所感知的現(xiàn)象和長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累，已形成了一些對(duì)多種物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)及看法，這就是前概念.即使有些問(wèn)題他們從沒(méi)有觸及過(guò)，但是一旦新問(wèn)題出現(xiàn)在他們面前時(shí)，學(xué)生往往會(huì)基于現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)他們的認(rèn)知能力，對(duì)新問(wèn)題給以理解或解釋.前概念與新知識(shí)之間有著合理的延伸或相似，然而前概念與科學(xué)概念并不相一致，往往有矛盾和差異.用實(shí)驗(yàn)干預(yù)學(xué)生前概念，呈現(xiàn)前概念與新知識(shí)之間的差異，尋找證據(jù)來(lái)理解新知識(shí)，幫助學(xué)生從錯(cuò)誤的前概念轉(zhuǎn)化到正確的科學(xué)概念.這種方式既符合物理學(xué)科教學(xué)的需要，也符合初中生認(rèn)知的心理特點(diǎn).

本文以蘇科版物理教材初二年級(jí)下冊(cè)第10章第5節(jié)“物體的浮與沉”為案例，闡述利用實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)、突破前概念，進(jìn)而達(dá)成新知識(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)及其實(shí)施.

2 用貼近生活的實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)學(xué)生中的前概念

學(xué)生的前概念是一種個(gè)體特定的認(rèn)知圖式，往往具有隱蔽性.若用灌輸式的教學(xué)，教給學(xué)生正確的知識(shí)，在不產(chǎn)生認(rèn)識(shí)沖突的情況下，學(xué)生認(rèn)識(shí)不到自己存在著錯(cuò)誤的前概念，因而難以順利地產(chǎn)生正確的認(rèn)識(shí)并形成科學(xué)的認(rèn)知體系.

在教學(xué)中通過(guò)有效的途徑促進(jìn)學(xué)生自主鑒別錯(cuò)誤的前概念，明確這些概念是自己主觀的認(rèn)識(shí)，這對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)是具有重要意義的.由于這些前概念來(lái)源于生活現(xiàn)象或以往的經(jīng)驗(yàn)，教師設(shè)計(jì)貼近生活且具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生觀察、分析現(xiàn)象，誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己錯(cuò)誤的前概念，就更容易引起他們的共鳴.

例如在“物體的浮與沉”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師精選兩種石塊，其中一塊體積大的為凝灰?guī)r，另一塊體積小的為普通的鵝卵石.將兩石塊完全浸沒(méi)于水中，請(qǐng)學(xué)生猜想放手后石塊的運(yùn)動(dòng)情況.學(xué)生憑借生活經(jīng)驗(yàn)，往往猜測(cè)兩石塊都會(huì)下沉.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)體積大的石塊(凝灰?guī)r)浮起來(lái)了，而體積小的石塊(鵝卵石)沉下去了.

這時(shí)教師進(jìn)行初步引導(dǎo)，提出問(wèn)題:要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容來(lái)解釋體積大的石塊為何上浮?學(xué)生回答:根據(jù)阿基米德原理，體積大的石塊(凝灰?guī)r)排開(kāi)液體的體積更多，受到的浮力更大，所以體積大的石塊會(huì)上浮.于是，學(xué)生們達(dá)成了第1個(gè)認(rèn)識(shí):浮力大的物體會(huì)上浮.教師再取出兩個(gè)石塊，請(qǐng)學(xué)生比較其所受的重力，有學(xué)生用兩手掂分量發(fā)現(xiàn)體積小的鵝卵石更重.教師又提出問(wèn)題:鵝卵石為何會(huì)下沉?學(xué)生回答:鵝卵石所受的重力大，所以下沉.學(xué)生們達(dá)成了第2個(gè)認(rèn)識(shí):重力大的物體會(huì)下沉.這樣，潛藏在學(xué)生頭腦中的前概念通過(guò)實(shí)驗(yàn)的演示，就被呈現(xiàn)出來(lái)了.

教師再演示:取出鉛球和木塊(鉛球體積大，木塊體積小)，浸沒(méi)于水中釋放，發(fā)現(xiàn)體積大的鉛球下沉，這可以說(shuō)明:所受浮力大的物體不一定上浮.當(dāng)取出小鐵球和木塊(小鐵球質(zhì)量小，木塊質(zhì)量大)，放在天平兩端時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塊所受的重力大，但當(dāng)浸沒(méi)于水中釋放，發(fā)現(xiàn)所受重力大的木塊卻浮了起來(lái).這樣便可幫助學(xué)生獲得認(rèn)識(shí):所受重力大的物體不一定下沉.由此可知，物體的浮沉不僅僅由浮力決定，也不僅僅由重力決定.

3 用層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生逐步完善概念

前概念具有自發(fā)性，是學(xué)生憑自己的感性經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建的認(rèn)識(shí).如何讓學(xué)生逐步找出學(xué)習(xí)新知識(shí)的正確方向?對(duì)于如何讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到前概念產(chǎn)生的原因，僅僅憑借教師的講解是缺少說(shuō)服力的.

筆者認(rèn)為:來(lái)源于生活的實(shí)驗(yàn)素材、簡(jiǎn)潔明了的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，能夠指引學(xué)生思考的正確方向;分組實(shí)驗(yàn)、協(xié)作交流，能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，降低他們思考的難度，從而進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生自己修正其前概念.

例如在“物體的浮與沉”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師利用生活器材:蘋果、顏料管(將小號(hào)的水粉或水彩顏料管擠出顏料)、塑料瓶(裝沙)、氣球、橡皮泥等生活器材，引導(dǎo)學(xué)生探究它們浸沒(méi)于水中釋放后的運(yùn)動(dòng)情況.

在學(xué)生進(jìn)行猜測(cè)和思考的基礎(chǔ)上，教師給出探究任務(wù):怎樣使下沉的物體上浮?怎樣使漂浮的物體下沉?教師在板書匯總學(xué)生所用的方法后，啟發(fā)學(xué)生從受力分析的角度來(lái)思考因這些方法中改變了什么因素，才發(fā)生了浮沉現(xiàn)象的改變(如圖1所示).進(jìn)而得出結(jié)論:物體的浮沉是由物體所受的重力和浮力共同決定的.

圖1

教師展示懸浮現(xiàn)象——懸浮在鹽水中的雞蛋(課前準(zhǔn)備好，為了增加現(xiàn)象的穩(wěn)定性，可用透明的瓶子放置，并將蓋子旋緊)，對(duì)懸浮現(xiàn)象進(jìn)行形象說(shuō)明.接著啟發(fā)學(xué)生匯總:兩種狀態(tài)——漂浮、懸浮，兩種過(guò)程——上浮、下沉.引導(dǎo)學(xué)生利用平衡力的關(guān)系推測(cè)漂浮、懸浮時(shí)，物體所受的浮力等于重力;猜測(cè)上浮時(shí)物體所受的浮力大于重力，下沉?xí)r物體所受的浮力小于重力.

在上述探究活動(dòng)中，學(xué)生有個(gè)體差異，他們會(huì)選擇不同的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn).將他們的出發(fā)點(diǎn)歸納起來(lái)看，不是改變物體所受的重力，就是改變物體所受的浮力.通過(guò)教師的引導(dǎo)和匯總，逐步達(dá)成了學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤前概念的自主修正——物體的浮沉是由重力和浮力的關(guān)系決定的;通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)，達(dá)成了對(duì)懸浮概念的理解;進(jìn)而在教師的引導(dǎo)下，找出了物體浮沉的判定條件.至此，學(xué)生們便對(duì)物體的浮沉形成了較為全面的認(rèn)知.

4 用深入?yún)f(xié)作的實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念體系

由于前概念具有頑固性，因此如何幫助學(xué)生建立穩(wěn)固、正確的知識(shí)體系，給學(xué)生提供體驗(yàn)并獲取自身的認(rèn)知就顯得非常重要.對(duì)于以感性思維為主的初中生來(lái)說(shuō)，如果體驗(yàn)少了，就會(huì)少一些理解.本節(jié)課教學(xué)中，將“浮沉條件”用于實(shí)際情境的判斷，就是為學(xué)生提供在實(shí)際情境中體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，消除前概念的負(fù)面影響，使之自我理解物理現(xiàn)象以達(dá)到知識(shí)的內(nèi)化.在加強(qiáng)自主探究指導(dǎo)的同時(shí)，以體驗(yàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生在思維的廣度和深度上經(jīng)受訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)新學(xué)知識(shí)的穩(wěn)固建構(gòu).

在“物體的浮與沉”的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施中，筆者從創(chuàng)設(shè)物理情境出發(fā)，選用彈簧測(cè)力計(jì)、水和筒、塑料瓶和沙子等器材，通過(guò)學(xué)生的協(xié)作實(shí)驗(yàn)活動(dòng)(見(jiàn)表1所示)，進(jìn)行下沉、上浮條件的實(shí)驗(yàn)探究和驗(yàn)證，取得了良好的教學(xué)效果.

表1

5 教學(xué)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)生前概念的干預(yù)教學(xué)過(guò)程中，筆者認(rèn)為需要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題.

(1)及時(shí)挖掘?qū)W生的前概念，并進(jìn)行前概念的鑒別.

學(xué)生的前概念“潛藏”在其認(rèn)識(shí)體系內(nèi)，教師要想方設(shè)法發(fā)掘?qū)W生頭腦中原有的前概念，并通過(guò)精心的實(shí)驗(yàn)安排，幫助學(xué)生感知前概念的正誤，這是進(jìn)行新知識(shí)體系構(gòu)建的有效保障.如果漠視錯(cuò)誤前概念的存在，前概念仍然存在于學(xué)生的頭腦中，則對(duì)當(dāng)前和今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)都會(huì)產(chǎn)生干擾.如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前概念，不能引起學(xué)生認(rèn)識(shí)沖突，教學(xué)就會(huì)失去針對(duì)性.

(2)充分尊重學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，突出教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主體地位.

新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，貼近學(xué)生的生活實(shí)際，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，給學(xué)生一定的時(shí)間和空間，讓他們來(lái)理解自己已有的觀點(diǎn)，才有可能實(shí)現(xiàn)前概念的矯正.教師在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和重難點(diǎn)的突破方式上，要給學(xué)生多一些體驗(yàn)和交流，及時(shí)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)臺(tái)階，切忌功利、急躁.

(3)在教學(xué)環(huán)節(jié)中要合理安排實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，以提高教學(xué)的有效性、針對(duì)性.

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要精心，對(duì)既定的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要有預(yù)見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)要簡(jiǎn)潔且有針對(duì)性.不僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，而且要重視實(shí)驗(yàn)的過(guò)程.對(duì)于實(shí)驗(yàn)的安排切忌盲目，環(huán)節(jié)不宜過(guò)多，以免學(xué)生無(wú)所適從.實(shí)驗(yàn)探究中的協(xié)作活動(dòng)也很重要，組內(nèi)學(xué)生的分工一定要明確落實(shí).

(4)創(chuàng)設(shè)好實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物理情境，提高學(xué)生的探究欲望和興趣.

教學(xué)中通過(guò)生動(dòng)、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)，可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的迫切愿望，提高他們進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的持久興趣，從而在師生的教學(xué)合作與互動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的切實(shí)達(dá)成.限于本文的篇幅，這里就不多贅述了.

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2 ［英］德賴弗，［法］蓋內(nèi)，［法］蒂貝爾吉安主編，劉小玲譯.兒童的科學(xué)前概念［M］.上海:上?？萍冀逃霭嫔纾?008.

3 陳兵兵.淺談新課標(biāo)下物理教學(xué)的設(shè)計(jì)策略［J］.吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)(學(xué)科版)，2011(1):110-111.